JP3298183B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP3298183B2 JP28504892A JP28504892A JP3298183B2 JP 3298183 B2 JP3298183 B2 JP 3298183B2 JP 28504892 A JP28504892 A JP 28504892A JP 28504892 A JP28504892 A JP 28504892A JP 3298183 B2 JP3298183 B2 JP 3298183B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コンタクトホール開口
後にコンタクト補償イオン注入を行う工程を備える半導
体装置の製造方法の関する。
【0002】
【従来の技術】図2を参照する。シリコン基板等の基板
10に形成した拡散層12との接続(例えば第1層Al配線
と基板10との接続)をとるため、基板10上の層間膜13を
開口してコンタクトホール1を形成する場合、次の問題
が生ずることがある。
【0003】コンタクトホール1を開口するためのパタ
ーニングが、素子分離領域11をなすLOCOSに対し
て、合わせずれを起こすことがあり、これにより図示の
場合0.05μm程度LOCOSエッジ11aにかかっ
て、ここをエッチオフすることがある。このとき、図示
のA部分に補償イオン注入を行う必要がある。
【0004】上記0.05μm程度のずれは、例えば、
コンタクトホール1の径を0.3μm〜数μm、層間膜
13の膜厚を数百nm〜1μmとした場合に、生じ得るも
のである。このずれは、場合によっては0.15μm程
度にも及ぶことがある。
【0005】従来、コンタクトホール内にサイドウォー
ルを形成する工程を有するプロセスにおいては、上記コ
ンタクト補償イオン注入後は、次のまたはの方法が
採用されていた。 サイドウォール形成用のCVD等による形成前に、補
償イオン注入を行う。 サイドウォール形成用のCVD等による形成を行い、
エッチバック後、補償イオン注入を行う。
【0006】
【発明が解決しようとする問題点】上記従来技術にあっ
ては、補償イオン注入が深く注入されることがあり、こ
れがチャネリングをもたらし、拡散層が深くなって、ト
ランジスタ特性が劣化するおそれがあった。またこれを
防ごうとすると、イオン注入を制御するための特別な工
程を要することになり、工程増をもたらすものであっ
た。
【0007】本発明は、上記問題を解決して、補償イオ
ン注入による特性劣化の問題を、簡単な工程で解決する
ことを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本出願の請求項1の発明
は、コンタクトホール開口後にコンタクト補償イオン注
入を行う工程を備える半導体装置の製造方法において、
コンタクトホールを形成し、サイドウォール形成用膜を
設け、その後コンタクト補償イオン注入を行うととも
に、該イオン注入は、イオンが前記サイドウォール形成
用膜を貫通してちょうど基板表層に打ち込まれるか、あ
るいは基板表層よりも上位置に打ち込まれるプロジェク
ション・レンジで行うことにより、イオン注入を基板表
面にのみ浅く打ち込むものとし、その後エッチングによ
りコンタクトホールの側壁にサイドウォールを形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法であって、これ
によって目的を達成するものである。
【0009】本出願の請求項2の発明は、コンタクトホ
ール開口後にコンタクト補償イオン注入を行う工程を備
える半導体装置の製造方法において、拡散層上にコンタ
クトホールを形成し、サイドウォール形成用膜を設け、
その後コンタクト補償イオン注入を行うとともに、該イ
オン注入は、イオンが前記サイドウォール形成用膜を貫
通してちょうど基板表層に打ち込まれるか、あるいは基
板表層よりも上位置に打ち込まれるプロジェクション・
レンジで行うことにより、イオン注入を基板表面にのみ
浅く打ち込むものとし、サイドウォール形成用膜をエッ
チバックしてコンタクトホールの側壁にサイドウォール
を形成し、その後コンタクトホール材料を埋め込むこと
を特徴とする半導体装置の製造方法であって、これによ
って目的を達成するものである。
【0010】本出願の請求項3の発明は、コンタクトホ
ール開口後にコンタクト補償イオン注入を行う工程を備
える半導体装置の製造方法において、拡散層上にコンタ
クトホールを形成し、サイドウォール形成用膜を設け、
その後コンタクト補償イオン注入を行うとともに、該イ
オン注入は、イオンが前記サイドウォール形成用膜を貫
通してちょうど基板表層に打ち込まれるか、あるいは基
板表層よりも上位置に打ち込まれるプロジェクション・
レンジで行うことにより、イオン注入を基板表面にのみ
浅く打ち込むものとし、サイドウォール形成用膜をエッ
チバックしてコンタクトホールの側壁にサイドウォール
を形成し、その後、活性化アニールを行った後、コンタ
クトホール材料を埋め込むことを特徴とする半導体装置
の製造方法であって、これによって目的を達成するもの
である。
【0011】本出願の請求項4の発明は、コンタクトホ
ール開口後にコンタクト補償イオン注入を行う工程を備
える半導体装置の製造方法において、拡散層上にコンタ
クトホールを形成し、サイドウォール形成用膜を設け、
その後コンタクト補償イオン注入を行うとともに、該イ
オン注入は、イオンが前記サイドウォール形成用膜を貫
通してちょうど基板表層に打ち込まれるか、あるいは基
板表層よりも上位置に打ち込まれるプロジェクション・
レンジで行うことにより、イオン注入を基板表面にのみ
浅く打ち込むものとし、活性化アニールを行い、その後
サイドウォール形成用膜をエッチバックしてコンタクト
ホールの側壁にサイドウォールを形成し、その後コンタ
クトホール材料を埋め込むことを特徴とする半導体装置
の製造方法であって、これによって目的を達成するもの
である。
【0012】
【作用】本発明によれば、サイドウォール形成用の膜を
形成した後、この膜を通してコンタクト補償イオン注入
を行い、その後エッチングによりサイドウォールを形成
するので、従来のコンタクトホール内サイドウォール形
成プロセスと比べて、工程数を増やすことなく、コンタ
クト補償イオン注入に伴う問題点を解決して、特性向上
を実現することができる。
【0013】
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。なお当然のことではあるが、本発明は実施
例により限定されるものではない。
【0014】実施例1 本実施例を図1に示す。本実施例に係る半導体装置の製
造方法は、図1に示すように、コンタクトホール1の開
口後にコンタクト補償イオン注入を行う工程を備える半
導体装置の製造方法において、コンタクトホール1を形
成し、サイドウォール形成用膜2を設け、その後コンタ
クト補償イオン注入を行って図1(a)の構造とし(コ
ンタクト補償イオン注入を模式的に符号3a,3bで示
す)、その後エッチングによりコンタクトホールの側壁
にサイドウォール20を形成する(図1(b))ものであ
る。
【0015】以下本実施例の工程について、更に詳述す
る。本実施例においては、まず、通常のプロセス技術を
用いて、基板Si10に対するコンタクトホール1形成
(ここでは第1層Al配線と基板Si間の接続のための
コンタクトホール形成)を行う。ここで、コンタクトホ
ール径は0.3μm〜数μm、層間膜13の膜厚は数10
0μm〜1μmとする。これにより前記説明した図2に
示したような構造とする。即ち本例の構造は、マスク合
わせずれによるコンタクト補償イオン注入を行うべき構
造である。
【0016】次に、サイドウォール形成用膜2を、例え
ばSiN、或いはTEOS−SiO2 /SiN2層膜
を、40〜100μmCVDすることにより、形成す
る。厚く膜形成する場合はTEOS−SiO2 /SiN
2層膜が良いが、厚くする必要のない時は、SiN単層
膜の方が良い。
【0017】次にコンタクト補償イオン注入を行う。こ
の場合、イオン注入のプロジェクション・レンジを、基
板10よりも上に設定してもかまわない。分布をもってイ
オン注入がなされるからである。
【0018】一例として、サイドウォール形成用膜2を
SiNにより膜厚40μmで形成する場合、P+ コンタ
クト補償イオン注入条件として、BF2 + 注入、55k
eV(レンジプロジェクション=40μm)、ドーズ量
5E15cm-2の条件を用いることができる。
【0019】上記のように、サイドウォール形成用膜2
が存在する状態で、サイドウォール形成前にイオン注入
を行うので、イオン注入を浅い所に打ち込むことがで
き、拡散層が深くなったり、チャネリングが生じたりす
ることが防止でき、よって特性劣化がもたらされること
を防ぐことができる。
【0020】次に、本実施例では、サイドウォール形成
のためのエッチバックを行う。
【0021】その後、活性化アニールを行う。例えば1
000℃で10秒間の条件で加熱アニールする。この程
度の条件であると、汚染を小さく抑えられる。
【0022】本実施例では、上記のようにサイドウォー
ル形成工程の後に、活性化アニール工程を行った。この
ようにすると応力的に有効である。
【0023】次に、ベリド・メタル構造を、スパッタ法
により形成した。例えばTi30μm/TiON70μ
mの構造でTi層41及びTiON層42を形成して、ベリ
ド・メタル構造4にする。更に、ブランケットWを埋め
込み材料5として形成してコンタクトホール1を埋め、
そのバリアメタル層40としてTi層を形成した後、配線
6をAlにより形成し、図1(c)の構造を得る。
【0024】なお、層間膜13上にTi層41を形成すると
き、自然酸化膜除去のためにウェットエッチングを行う
場合があり、このときは耐エッチング性の点で、サイド
ウォール20は、SiNから成ることが好ましい。
【0025】本実施例によれば、コンタクトホール1内
にサイドウォール20を形成する工程において、プロセス
工程数を増やすことなく、マスク合わせずれによってコ
ンタクトホール1がLOCOSエッジにかかった場合で
も、補償イオン注入をすることにより、拡散層領域が広
がることが防止でき、また補償イオンがチャネリングを
起こすことも防止できる。サイドウォール形成用膜20を
介してイオン注入を行うからである。また、特に補償イ
オン注入のレンジ・プロジェクションを設定したことに
より、Si基板表面のみイオン注入を行うことが可能とな
る。これらによって、補償イオン注入で特性が悪化する
ことの防止が可能となる。
【0026】実施例2 本実施例では、活性化アニールを行った後、サイドウォ
ール形成のためのエッチバックを行った。即ち、この両
工程の順序を実施例1とは逆にしたものである。
【0027】本実施例によれば、エッチバック前のサイ
ドウォール形成用膜2が存在する時にアニールを行うの
で、汚染防止の点で有利である。
【0028】その他は実施例1と同様に行った。本例も
実施例1と同様の効果を発揮できる。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、補償イオン注入による
コンタクト性の補償を行うことが要せられる場合につい
ても、補償イオン注入による特性劣化の問題を、簡明な
工程で解消することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の工程を示す図である。
【図2】問題点を示す図である。
【符号の説明】
1 コンタクトホール 2 サイドウォール形成用膜 20 サイドウォール 3a,3b コンタクト補償イオン注入
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−91430(JP,A) 特開 平4−359429(JP,A) 特開 平1−154550(JP,A) 特開 平2−51227(JP,A) 特開 昭63−236317(JP,A) 特開 平3−110837(JP,A) 特開 平5−121355(JP,A) 特開 平4−225568(JP,A) 特開 平4−199818(JP,A) 特開 平4−154120(JP,A) 特開 昭63−237551(JP,A) 特開 昭59−181571(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/28 H01L 21/265 H01L 21/768

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コンタクトホール開口後にコンタクト補償
    イオン注入を行う工程を備える半導体装置の製造方法に
    おいて、 コンタクトホールを形成し、 サイドウォール形成用膜を設け、 その後コンタクト補償イオン注入を行うとともに、該イ
    オン注入は、イオンが前記サイドウォール形成用膜を貫
    通してちょうど基板表層に打ち込まれるか、あるいは基
    板表層よりも上位置に打ち込まれるプロジェクション・
    レンジで行うことにより、イオン注入を基板表面にのみ
    浅く打ち込むものとし、 その後エッチングによりコンタクトホールの側壁にサイ
    ドウォールを形成することを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  2. 【請求項2】コンタクトホール開口後にコンタクト補償
    イオン注入を行う工程を備える半導体装置の製造方法に
    おいて、 拡散層上にコンタクトホールを形成し、 サイドウォール形成用膜を設け、 その後コンタクト補償イオン注入を行うとともに、該イ
    オン注入は、イオンが前記サイドウォール形成用膜を貫
    通してちょうど基板表層に打ち込まれるか、あるいは基
    板表層よりも上位置に打ち込まれるプロジェクション・
    レンジで行うことにより、イオン注入を基板表面にのみ
    浅く打ち込むものとし、 サイドウォール形成用膜をエッチバックしてコンタクト
    ホールの側壁にサイドウォールを形成し、 その後コンタクトホール材料を埋め込むことを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】コンタクトホール開口後にコンタクト補償
    イオン注入を行う工程を備える半導体装置の製造方法に
    おいて、 拡散層上にコンタクトホールを形成し、 サイドウォール形成用膜を設け、 その後コンタクト補償イオン注入を行うとともに、該イ
    オン注入は、イオンが前記サイドウォール形成用膜を貫
    通してちょうど基板表層に打ち込まれるか、あるいは基
    板表層よりも上位置に打ち込まれるプロジェクション・
    レンジで行うことにより、イオン注入を基板表面にのみ
    浅く打ち込むものとし、 サイドウォール形成用膜をエッチバックしてコンタクト
    ホールの側壁にサイドウォールを形成し、 その後、活性化アニールを行った後、 コンタクトホール材料を埋め込むことを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】コンタクトホール開口後にコンタクト補償
    イオン注入を行う工程を備える半導体装置の製造方法に
    おいて、 拡散層上にコンタクトホールを形成し、 サイドウォール形成用膜を設け、 その後コンタクト補償イオン注入を行うとともに、該イ
    オン注入は、イオンが前記サイドウォール形成用膜を貫
    通してちょうど基板表層に打ち込まれるか、あるいは基
    板表層よりも上位置に打ち込まれるプロジェクション・
    レンジで行うことにより、イオン注入を基板表面にのみ
    浅く打ち込むものとし、 活性化アニールを行い、 その後サイドウォール形成用膜をエッチバックしてコン
    タクトホールの側壁にサイドウォールを形成し、 その後コンタクトホール材料を埋め込むことを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
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